JP2006264253A - Lens forming method and lens forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、レンズ形成方法およびレンズ形成装置に関するものであり、さらに詳しくは、基板表面に複数の微小レンズを形成するためのレンズ形成方法、およびこのレンズ形成方法を実施するためのレンズ形成装置に関するものである。 The present invention relates to a lens forming method and a lens forming apparatus. More specifically, the present invention relates to a lens forming method for forming a plurality of minute lenses on a substrate surface, and a lens forming apparatus for carrying out the lens forming method. Is.
従来、基板表面に微小レンズを形成する技術としては、金型法やフォトリソグラフィ法が知られている。 Conventionally, as a technique for forming a microlens on a substrate surface, a mold method and a photolithography method are known.
しかしながら、金型法では金型が必要であるため、形成するレンズの形状やパターンを変更する毎に新しい金型が必要となりコストの増大を招くという問題点がある。また、フォトリソグラフィ法でも同様に、パターンを変更することにより新たなマスクが必要となることからコストが増大するという問題点がある。 However, since the mold method requires a mold, a new mold is required every time the shape or pattern of the lens to be formed is changed, resulting in an increase in cost. Similarly, the photolithography method has a problem that the cost increases because a new mask is required by changing the pattern.
このような問題を解決する方法として、基板表面に液状のレンズ形成材料をインクジェット法により滴下して付着、硬化させることで基板表面にレンズ形成を行なう方法(例えば特許文献1)が提案されている。このインクジェット法では金型やマスクが必要ないという利点があるものの、レンズ形成材料が所望のレンズ形状に応じたレンズ曲率を形成するように、あらかじめ基板の下地処理(洗浄や表面改質などの処理)をすることが必要であり、タクトタイム(tact time)の増大を招く。 As a method for solving such a problem, a method of forming a lens on a substrate surface by dropping and adhering a liquid lens forming material onto the substrate surface by an ink jet method and curing the material is proposed (for example, Patent Document 1). . Although this inkjet method has the advantage of not requiring a mold or a mask, the substrate is pretreated (such as cleaning and surface modification) so that the lens forming material forms a lens curvature corresponding to the desired lens shape. ) To increase the tact time.
そこで、レンズ形状を簡単に制御する方法として、基板表面に第1樹脂からなる樹脂吸収層を形成し、インクジェット法により、第1樹脂とは屈折率の異なる第2樹脂を含有する溶液を滴下して樹脂吸収層内に浸透させ、基板表面にレンズ形成を行なう方法(例えば特許文献2)が提案されている。しかしながら、このような方法には、樹脂吸収層のためにレンズ表面の滑らかさが失われ、レンズ特性が低下するという問題点がある。 Therefore, as a method for easily controlling the lens shape, a resin absorption layer made of a first resin is formed on the substrate surface, and a solution containing a second resin having a refractive index different from that of the first resin is dropped by an inkjet method. A method of forming a lens on the surface of the substrate by allowing it to penetrate into the resin absorption layer (for example, Patent Document 2) has been proposed. However, such a method has a problem in that the lens surface becomes unsmooth due to the resin absorption layer, and the lens characteristics deteriorate.
また、これらの方法には、液体であるレンズ形成材料の表面張力を利用するため球面レンズは形成することができるが、球面収差のない短焦点の非球面レンズを形成することはできないという問題点もある。 In addition, these methods can form a spherical lens because the surface tension of the lens forming material, which is a liquid, is used, but it is not possible to form a short focal aspherical lens without spherical aberration. There is also.
さらに、これらの方法で着色レンズを形成した場合には、そのレンズ形状が球面であるため、光が入射した箇所により光の経路長が異なり、その経路長の違いにより色ムラが発生するという問題点がある。 Furthermore, when a colored lens is formed by these methods, the lens shape is spherical, so that the path length of the light differs depending on the location where the light is incident, and color unevenness occurs due to the difference in the path length. There is a point.
この発明の課題は、コストやタクトタイムを増大させることなく、しかもレンズ特性を低下させることなく、基板表面に任意形状のレンズを形成することのできるレンズ形成方法およびこのレンズ形成方法を実施するためのレンズ形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to implement a lens forming method capable of forming a lens of an arbitrary shape on a substrate surface without increasing the cost and tact time and without deteriorating lens characteristics, and to implement the lens forming method An object of the present invention is to provide a lens forming apparatus.
この発明の1つの観点によれば、透光性基板の表面に硬化性透光第1材料を塗布して塗布部を形成し、硬化条件を制御しながらこの塗布部を硬化させることにより凹型形状のレンズ型を形成し、このレンズ型に硬化性透光第2材料を充填して硬化させることによりレンズを形成するレンズ形成方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, a curable translucent first material is applied to the surface of a translucent substrate to form an application portion, and the application portion is cured while controlling the curing conditions, thereby forming a concave shape. There is provided a lens forming method for forming a lens mold by filling the lens mold with a curable translucent second material and curing it.
ここで、透光性基板としては、ガラス基板の他に例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレートなどのプラスチックからなる基板が用いられる。硬化性透光第1材料は、レンズ型を形成するための材料(レンズ型形成材料)であり、例えば、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂やポリカーボネートなどのアリル系樹脂などの熱硬化性樹脂を溶媒に分散させたインクなどが用いられる。硬化性透光第2材料は、レンズを形成するための材料(レンズ形成材料)であり、これらの熱硬化性樹脂の他に、例えば、ラジカル重合型紫外線硬化性樹脂などの電子線硬化性樹脂を溶媒に分散させたインクなどが用いられる。レンズ型の屈折率n1とレンズの屈折率n2とは、例えばn1<n2の関係を満たすように選択される。 Here, as the translucent substrate, for example, a substrate made of plastic such as polycarbonate, polyarylate, polyethylene terephthalate is used in addition to the glass substrate. The curable translucent first material is a material for forming a lens mold (lens mold forming material). For example, a thermosetting resin such as an acrylic resin such as polymethyl methacrylate or an allyl resin such as polycarbonate is used. Ink dispersed in a solvent is used. The curable translucent second material is a material for forming a lens (lens forming material). In addition to these thermosetting resins, for example, an electron beam curable resin such as a radical polymerization type ultraviolet curable resin. Ink dispersed in a solvent is used. The refractive index n1 of the lens mold and the refractive index n2 of the lens are selected so as to satisfy the relationship n1 <n2, for example.
第1材料が塗布されてなる塗布部を凹型形状に硬化させてレンズ型を形成するには例えば次のようにする。すなわち、第1材料としては電子線硬化性材料または熱硬化性材料を含有するものから選択し、この第1材料が塗布されてなる塗布部の中心部分への電子線照射量または加熱量を外周部分への電子線照射量または加熱量よりも小さくすることで、中心部分における第1材料の流動性を外周部分におけるそれよりも大きく維持するとともに、流動性がより大きい中心部分における第1材料を、電子線照射または加熱による硬化がより速くしたがって体積収縮もより速く進行する外周部分へ移動させる。 In order to form the lens mold by curing the application portion formed by applying the first material into a concave shape, for example, the following is performed. That is, the first material is selected from those containing an electron beam curable material or a thermosetting material, and the amount of electron beam irradiation or the amount of heat applied to the central portion of the coating portion formed by applying the first material is set to the outer periphery. The flow rate of the first material in the central portion is maintained larger than that in the outer peripheral portion by making the electron beam irradiation amount or heating amount to the portion smaller, and the first material in the central portion having higher flowability is maintained. , It is moved to the outer peripheral portion where curing by electron beam irradiation or heating is faster, and therefore volume shrinkage also proceeds faster.
この発明の別の観点によれば、透光性基板を保持するためのステージと、基板の表面にレンズ型を形成するための硬化性透光第1材料を供給するための第1材料供給機構と、基板の表面に形成されたレンズ型にレンズを形成するための硬化性透光第2材料を供給するための第2材料供給機構とを備えてなることを特徴とするレンズ形成装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, a stage for holding a translucent substrate and a first material supply mechanism for supplying a curable translucent first material for forming a lens mold on the surface of the substrate And a second material supply mechanism for supplying a curable translucent second material for forming a lens on a lens mold formed on the surface of the substrate. Is done.
この発明に係るレンズ形成方法によれば、レンズを形成する基板の種類や表面状態にかかわらず、レンズ形成材料である第2材料は、第1材料により形成された凹型形状のレンズ型の中に充填される。つまり、第1材料により形成された凹型形状のレンズ型をレンズ用テンプレートとして、第2材料の充填によりレンズを任意の形状に形成することができる。このように、レンズの形状はレンズ型の形状によって決定されるため、球面レンズに限らず、任意の非球面レンズも形成することができる。 According to the lens forming method of the present invention, the second material, which is the lens forming material, is included in the concave lens mold formed of the first material regardless of the type of the substrate on which the lens is formed and the surface state. Filled. That is, the lens can be formed into an arbitrary shape by filling the second material using the concave lens shape formed of the first material as a lens template. Thus, since the shape of the lens is determined by the shape of the lens mold, not only a spherical lens but also an arbitrary aspherical lens can be formed.
また、レンズ型を凸型形状にすると、形成するレンズが位置ずれを起こすため所定位置にレンズを形成できないことがあり、位置精度が低くなるが、この発明のレンズ形成方法によれば、レンズ型を凹型形状にすることにより、第1材料および第2材料のいずれの材料も変更することなく、任意形状のレンズを所定位置に精度よく形成することができる。 Further, if the lens mold is a convex shape, the lens to be formed may be displaced so that the lens cannot be formed at a predetermined position, resulting in low positional accuracy. According to the lens forming method of the present invention, the lens mold By forming a concave shape, a lens having an arbitrary shape can be accurately formed at a predetermined position without changing any of the first material and the second material.
これにより、レンズの設計変更によって金型やフォトリソグラフィのマスクを変更する必要がなく、コストを削減することが可能である。また、レンズを形成する箇所のみにレンズ型を形成するだけでよく、基板全面を表面処理する必要がなくタクトタイムやコストの増大を防ぐことができる。さらに、吸収層を形成した場合に生じるレンズ表面の滑らかさが失われるという課題も発生しないことから、レンズ特性が低下するおそれもない。 Thereby, it is not necessary to change the mold or the photolithography mask by changing the design of the lens, and the cost can be reduced. In addition, it is only necessary to form a lens mold only at a location where a lens is to be formed, and it is not necessary to surface-treat the entire surface of the substrate, thereby preventing an increase in tact time and cost. Furthermore, since the problem of losing the smoothness of the lens surface that occurs when the absorption layer is formed does not occur, there is no possibility that the lens characteristics deteriorate.
この発明に係るレンズ形成装置によれば、この発明に係るレンズ形成方法を確実かつ容易に実施することができる。 According to the lens forming apparatus according to the present invention, the lens forming method according to the present invention can be carried out reliably and easily.
この発明の好ましい実施態様では、第1材料および第2材料の少なくとも一方は、電子線硬化性材料を含有し、レンズ型およびレンズの少なくとも一方は、第1材料および第2材料の少なくとも一方を電子線の照射により硬化させることで形成される。このレンズ形成方法によれば、電子線の照射条件を変えることによりレンズ型の凹型形状を制御することで、任意形状のレンズのテンプレートを形成することができる。また、着色したレンズを形成する場合、従来の方法では、レンズに入射する光の経路長による差によって色ムラが発生していたが、この発明では、レンズ型も同様に着色することで経路長の差によって生じる色ムラを補正することが可能となり、優れた着色レンズを形成することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, at least one of the first material and the second material contains an electron beam curable material, and at least one of the lens mold and the lens has at least one of the first material and the second material as an electron. It is formed by curing by irradiation of a line. According to this lens forming method, a lens template having an arbitrary shape can be formed by controlling the concave shape of the lens mold by changing the irradiation condition of the electron beam. In addition, when forming a colored lens, in the conventional method, color unevenness has occurred due to the difference in the path length of light incident on the lens. It is possible to correct color unevenness caused by the difference between the two, and an excellent colored lens can be formed.
この発明の好ましい実施態様では、レンズ型は、塗布部の外周部分への照射量を塗布部の中心部分への照射量よりも大きくすることにより形成される。これにより、塗布部の中心部分における第1材料の流動性を外周部分におけるそれよりも大きく維持するとともに、流動性がより大きい中心部分における第1材料を電子線照射または加熱による硬化がより速くしたがって体積収縮もより速く進行する外周部分へ移動させることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the lens mold is formed by making the irradiation amount to the outer peripheral portion of the application portion larger than the irradiation amount to the central portion of the application portion. Accordingly, the fluidity of the first material in the central portion of the application portion is maintained larger than that in the outer peripheral portion, and the first material in the central portion having higher fluidity is faster to cure by electron beam irradiation or heating. Volumetric shrinkage can also be moved to the outer periphery where it proceeds faster.
この発明の好ましい実施態様では、電子線の照射は、塗布部が形成された基板の面とは反対側の面から行なわれる。これにより、電子線照射量を制御することが容易になり、第1材料の照射量の特定分布状態を作り出してレンズ型の凹型形状を制御することが可能になる。 In a preferred embodiment of the present invention, the electron beam irradiation is performed from a surface opposite to the surface of the substrate on which the coating portion is formed. Thereby, it becomes easy to control the electron beam irradiation amount, and it becomes possible to control the concave shape of the lens mold by creating a specific distribution state of the irradiation amount of the first material.
この発明の好ましい実施態様では、第1材料および第2材料の少なくとも一方は、熱硬化性材料を含有し、レンズ型およびレンズの少なくとも一方は、第1材料および第2材料の少なくとも一方を所定温度以上の加熱により硬化させることで形成される。このようにすれば、第1材料および第2材料の少なくとも一方の加熱条件を変えることで、レンズ型の凹型形状およびレンズの形状の少なくとも一方を制御することができる。つまり、複雑な工程を行なうことなく、任意形状のレンズ用テンプレート、ひいてはレンズを確実に形成することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, at least one of the first material and the second material contains a thermosetting material, and at least one of the lens mold and the lens has at least one of the first material and the second material at a predetermined temperature. It is formed by curing by the above heating. If it does in this way, at least one of the concave shape of a lens type | mold and the shape of a lens can be controlled by changing the heating conditions of at least one of a 1st material and a 2nd material. That is, it is possible to reliably form a lens template having an arbitrary shape and thus a lens without performing a complicated process.
この発明のレンズ形成装置は、ステージを水平面内で移動させるための水平移動機構と、ステージを水平面内で回転させるための水平回転機構とをさらに備えているのが好ましい。この場合には、ステージを水平面内で移動、回転させることにより基板の任意位置にレンズを形成することが可能である。また、基板を次の工程に搬送することも可能である。 The lens forming apparatus according to the present invention preferably further includes a horizontal movement mechanism for moving the stage in the horizontal plane and a horizontal rotation mechanism for rotating the stage in the horizontal plane. In this case, it is possible to form a lens at an arbitrary position on the substrate by moving and rotating the stage in a horizontal plane. It is also possible to transport the substrate to the next step.
この発明の好ましい実施態様では、第1材料および第2材料の少なくとも一方を硬化させるための電子線照射機構および加熱機構の少なくとも一方をさらに備えている。このようなレンズ形成装置においては、電子線照射機構および加熱機構の少なくとも一方により電子線硬化性材料または熱硬化性材料を含む第1材料および第2材料の少なくとも一方を硬化させることで、レンズ型やレンズを簡単かつ確実に形成することが可能になる。特に、同一装置内に材料供給機構、電子線照射機構および加熱機構の少なくとも1つを有することで材料の塗布あるいは充填から硬化までの工程を効率よく行なうことができ、連続的に動作させることが可能であることから、タクトタイムを短縮することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the electronic device further includes at least one of an electron beam irradiation mechanism and a heating mechanism for curing at least one of the first material and the second material. In such a lens forming apparatus, at least one of the first material and the second material including the electron beam curable material or the thermosetting material is cured by at least one of the electron beam irradiation mechanism and the heating mechanism, so that a lens mold is obtained. And a lens can be formed easily and reliably. In particular, by having at least one of a material supply mechanism, an electron beam irradiation mechanism, and a heating mechanism in the same apparatus, it is possible to efficiently perform the steps from application or filling of materials to curing, and to operate continuously. Since it is possible, the tact time can be shortened.
この発明の好ましい実施態様では、ステージは、電子線が透過するものであり、電子線照射機構は、基板のレンズ型を形成する面とは反対側に配置されている。このようなレンズ形成装置においては、電子線照射機構が基板のレンズ型形成面とは反対側の面に配置されていることにより、装置の寸法をより小さくすることができる。また、ステージを電子線照射機構へ移動させる必要がないので、タクトタイムを短縮することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the stage transmits an electron beam, and the electron beam irradiation mechanism is disposed on the opposite side of the surface of the substrate forming the lens mold. In such a lens forming apparatus, since the electron beam irradiation mechanism is disposed on the surface of the substrate opposite to the lens mold forming surface, the size of the apparatus can be further reduced. Further, since it is not necessary to move the stage to the electron beam irradiation mechanism, the tact time can be shortened.
この発明の好ましい実施態様によれば、ステージが電子線の照射量を制御するための遮光パターンを備えている。このようなレンズ形成装置においては、ステージに形成されたドットパターンやラインパターンなどの遮光パターンにより、基板の裏側から照射される電子線を遮ることで電子線照射の特定の分布状態を作り出し、レンズ型を容易に凹型形状に制御することができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the stage includes a light shielding pattern for controlling the amount of electron beam irradiation. In such a lens forming apparatus, a specific distribution state of the electron beam irradiation is created by blocking the electron beam irradiated from the back side of the substrate by a light shielding pattern such as a dot pattern or a line pattern formed on the stage. The mold can be easily controlled to a concave shape.
この発明の好ましい実施態様では、電子線照射機構が赤外線照射ランプおよび紫外線照射ランプの少なくとも一方からなる。このようなレンズ形成装置においては、レンズを形成する箇所に対して遮光する部分と遮光しない部分とを選択することが可能であり、硬化条件の分布を容易に作り出すことができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the electron beam irradiation mechanism comprises at least one of an infrared irradiation lamp and an ultraviolet irradiation lamp. In such a lens forming apparatus, it is possible to select a light-shielding portion and a non-light-shielding portion with respect to a portion where a lens is to be formed, and a distribution of curing conditions can be easily created.
この発明の好ましい実施態様では、加熱機構がホットプレート、ロッド型ヒータ、プレート型ヒータの少なくとも1つからなる。このようなレンズ形成装置においては、加熱領域を均一に加熱することができ、未乾燥や不均一な熱硬化を防ぐことができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the heating mechanism comprises at least one of a hot plate, a rod type heater, and a plate type heater. In such a lens forming apparatus, the heating region can be heated uniformly, and undried and non-uniform thermosetting can be prevented.
この発明の好ましい実施態様では、電子線照射機構または加熱機構と基板とのギャップを調整するためのギャップ調整機構をさらに備えている。このレンズ形成装置においては、電子線照射機構または加熱機構と基板とのギャップを調整することにより、目的とするレンズ形状のテンプレートとなるレンズ型の形状を変更することができる。また、照射領域を変更することにより、広い面積に対して一度に照射することができるので、タクトタイムを短縮することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, a gap adjusting mechanism for adjusting a gap between the electron beam irradiation mechanism or the heating mechanism and the substrate is further provided. In this lens forming apparatus, by adjusting the gap between the electron beam irradiation mechanism or the heating mechanism and the substrate, it is possible to change the shape of the lens mold that becomes the target lens shape template. Further, by changing the irradiation region, it is possible to irradiate a large area at a time, so that the tact time can be shortened.
この発明の好ましい実施態様では、第1材料供給機構および第2材料供給機構がインクジェット機構およびディスペンサ機構のうち少なくとも一方からなる。このようなレンズ形成装置においては、インクジェット機構やディスペンサ機構を用いることにより微少量の材料を滴下することが可能であり、微少サイズのマイクロレンズを形成することが可能である。 In a preferred embodiment of the present invention, the first material supply mechanism and the second material supply mechanism comprise at least one of an ink jet mechanism and a dispenser mechanism. In such a lens forming apparatus, it is possible to drop a minute amount of material by using an ink jet mechanism or a dispenser mechanism, and it is possible to form a micro lens of a minute size.
[発明の実施の形態1]
この発明に係る1つの実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。まず、この発明のレンズ形成方法を実施するためのレンズ形成装置について、以下に説明する。
An embodiment according to the present invention will be described as follows. First, a lens forming apparatus for carrying out the lens forming method of the present invention will be described below.
図1は、この発明のレンズ形成方法を実施するためのレンズ形成装置を示す概略斜視図である。本実施の形態に係るレンズ形成装置は、レンズを形成する透光性基板11と、基板11を載置して保持するステージ12と、ステージ12を水平面内で互いに直交するX軸方向、Y軸方向(図1の矢印参照)に移動させる水平移動機構としてのXY方向駆動部13aと、ステージ12を水平面内で回転させる水平回転機構としてのθ回転駆動部13bと、基板11にレンズ型形成材料である硬化性透光第1材料を滴下状に塗布する第1材料供給機構14aと、基板11にレンズ形成材料である硬化性透光第2材料を滴下状に充填する第2材料供給機構14bとを備えてなる。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a lens forming apparatus for carrying out the lens forming method of the present invention. The lens forming apparatus according to the present embodiment includes a
レンズ形成装置はさらに、材料供給機構14a・14bを水平面に対して垂直なZ軸方向(図1の矢印参照)へ移動させるZ軸方向駆動部15と、電子線照射機構部16aまたは加熱機構16bと、ギャップ調整機構17とを備えている。ギャップ調整機構17は、基板11と電子線照射機構部16aまたは加熱機構16bとの間のギャップを調整するためのものである。
The lens forming apparatus further includes a Z-axis
本実施の形態では、材料供給機構14a・14bとしてインクジェット方式を用いている。図1における第1材料供給機構14aと第2材料供給機構14bとは、いずれもインクジェットヘッドであり、それぞれ独立して設置されている。電子線照射機構16aは、赤外線照射ランプまたは紫外線照射ランプを用途に応じて適宜交換して使用するように構成されている。加熱機構16bは、ホットプレート、ロッド型ヒータ、プレート型ヒータを用途に応じて交換し使用するように構成されている。ステージ12は、基板11の載置時に基板11を真空引きすることで、基板11を固定状に保持することができる(図示しない)。
In the present embodiment, an ink jet method is used as the
また、このレンズ形成装置は、XY方向駆動部13a、θ回転駆動部13b、第1材料供給機構14a、第2材料供給機構14b、Z軸方向駆動部15、電子線照射機構16a、加熱機構16bおよびギャップ調整機構17の駆動制御などを行なうための装置コントロールユニット18を備えている。XY方向駆動部13a、θ回転駆動部13b、第1材料供給機構14a、第2材料供給機構14b、Z軸方向駆動部15、電子線照射機構16a、加熱機構16bおよびギャップ調整機構17はそれぞれ、装置コントロールユニット18との間で信号ケーブル(図示しない)により接続されており、装置コントロールユニット18によって、XY方向駆動部13a〜ギャップ調整機構17の駆動制御が行なわれる。
The lens forming apparatus includes an XY
本実施の形態では、第1材料供給機構14aおよび第2材料供給機構14bとしてインクジェット方式によるものを採用した。すなわち、このレンズ形成装置は、インクジェットヘッドに液体材料を供給するための供給チューブ(図示しない)と液体材料を充填したタンク(図示しない)とを備え、供給チューブによりインクジェットヘッドとタンクが連結されている。
In the present embodiment, the first
次に、上記レンズ形成装置により基板11上にレンズを形成する方法について、図2を用いてその概略を説明する。まず、用意した基板11にレンズ型形成材料である硬化性透光第1材料19aを滴下状に塗布して、後述する実施の形態2のようにして、基板11に対して直交する中心軸を有する凹型形状のレンズ型19bを形成する。その後、レンズ型19bの中に第2材料20aを滴下状に充填し、硬化させて、レンズ20bを形成する。
Next, an outline of a method for forming a lens on the
具体的にはまず、ステージ12の上にレンズを形成する基板11を載置する。本実施の形態では、基板11としてガラス基板を用いた。次に、装置コントロールユニット18によりXY方向駆動部13aおよびθ回転駆動部13bを制御してステージ12を目的位置に移動させる。この際、目的位置は、レンズ形成を行なう部分が第1材料供給機構14aの下になるように決定する。すなわち、ステージ12を移動および回転させることにより、基板11の任意の箇所からレンズ形成位置を決定することが可能となる。
Specifically, first, the
次に、第1材料供給機構14aを用いて基板11に第1材料19aを滴下状に塗布して塗布部を形成する。続いて、塗布部の第1材料19aを硬化させてレンズ型19bを形成する。このとき、第1材料19aが溶媒を含有する場合や熱硬化性材料を含有する場合には、ステージ12を制御して加熱機構16bの加熱領域に移動させ、加熱して第1材料19aの乾燥や硬化を行い、レンズ型19bを作成する。
Next, the
一方、第1材料19aが電子線硬化性材料を含有する場合には、ステージ12を制御して電子線照射機構16aの電子線照射領域に移動させ、電子線硬化性材料が硬化する波長の電子線を照射することにより第1材料19aを硬化させて、レンズ型19bを形成する。
On the other hand, when the
次に、再びステージ12を移動させ、第2材料供給機構14bを用いて、第1材料19aで形成した凹型形状のレンズ型19bの中に第2材料20aを滴下状に充填する。第2材料20aを充填した後に、ステージ12を再び電子線照射機構16aの電子線照射領域に、または加熱機構16bの加熱領域に移動させ、第2材料20aを硬化させて、所望のレンズ20bを形成する。
Next, the
ここで、第2材料20aが溶媒を含有する場合や熱硬化性材料を含有する場合には、加熱機構16bにより第2材料20aを乾燥または硬化させる。第2材料20aが紫外線硬化樹脂を含有する場合には電子線照射機構16bで電子線を照射することにより、第2材料20aを硬化させる。
Here, when the
このように、基板11に第1材料19aを塗布して形成したレンズ型19bに、レンズ形成材料である第2材料20aを充填して硬化させることにより、レンズ20bを形成する。
Thus, the
さらに、ギャップ調整機構17により基板11と電子線照射機構16aまたは加熱機構16bとのギャップ(距離)を調整することにより、硬化条件を変えることができる。
Furthermore, the curing conditions can be changed by adjusting the gap (distance) between the
本実施の形態では、電子線照射機構16aまたは加熱機構16bにギャップ調整機構17が備え付けられているが、ギャップ調整機構17は、ステージ12側など他の部分に備え付けられている機構でもよい。
In the present embodiment, the
このように、この発明を用いてレンズを形成することにより、レンズ特性が低下することなく、レンズ形状を任意の形状に制御することができる。 Thus, by forming a lens using the present invention, the lens shape can be controlled to an arbitrary shape without deteriorating lens characteristics.
ここで、レンズ形成方法についての具体例を以下に説明する。本実施の形態では、電子線照射機構16aとして高圧水銀紫外線照射ランプを用いた。さらに、加熱機構16bとしてロッド型ヒータを用い、基板(ガラス基板、屈折率1.46)11の上方に設置した。第1材料19aとして、熱硬化性樹脂(JSR社製のJN7217、屈折率1.40)を溶媒に分散させたインクを用意した。また、第2材料20aとして、ラジカル重合型紫外線硬化性樹脂(大日本インキ社製のSD2407、屈折率1.474)のUVインクを用いた。このとき、紫外線照射ランプは、基板11とのギャップが2.5cmとなるように、ギャップ調整機構17により配置した。同様に、ロッド型ヒータと基板11とのギャップは1.0cmとした。
Here, a specific example of the lens forming method will be described below. In the present embodiment, a high-pressure mercury ultraviolet irradiation lamp is used as the electron
次に、基板11をステージ12の上に載置し、基板11のレンズを形成する箇所に、本実施の形態ではインクジェット方式により、第1材料19aを滴下状に塗布した。その後、装置コントロールユニット18からXY方向駆動部13aとθ回転駆動部13bとを制御して、第1材料19aを塗布した領域(塗布部)がロッド型ヒータの真下になるようにステージ12を移動させた。基板11に第1材料19aを配置してから上記位置にステージ12を移動させるまでの必要な時間は、15秒程度である。
Next, the
ステージ12の移動完了後に、ロッド型ヒータにより第1材料19aの溶媒の乾燥と熱硬化を行った。ロッド型ヒータにより加熱される基板11の表面の温度範囲を50℃〜150℃とし、10分間加熱を行ってレンズ型19bを形成した。
After the movement of the
この方法によって得られたレンズ型19bの形状と平坦性を表1に示す。
Table 1 shows the shape and flatness of the
また、レンズ型の凸型形状を図3(a)に、レンズ型の凹型形状を図3(b)にそれぞれ示す。凹型中心部分24と凹型外周部分25とについて図3(b)を用いて説明する。凹型中心部分24とは、基板11との接触面の円の中心部分付近であり、凹型形状における窪んだ部分を指す。凹型外周部分25とは、基板11との接触面の円の外周部分付近であり、凹型形状における隆起した部分を指す。
Further, FIG. 3A shows the convex shape of the lens mold, and FIG. 3B shows the concave shape of the lens mold. The
50℃で加熱した場合、レンズ型19bの形状は凸型形状であるため、表1には記載しない。70℃から150℃で加熱した場合、レンズ型19bは凹型形状であった。このとき、平均膜厚を100%とした場合の凹型外周部分25の膜厚と凹型中心部分24の膜厚とを測定した。
When heated at 50 ° C., the shape of the
表1から分かるように、加熱温度が高いほど、凹型形状が顕著になり、凹型外周部分25の膜厚と凹型中心部分24の膜厚との膜厚差は大きくなる。これは、凹型外周部分25と凹型中心部分24では乾燥速度が異なるため、乾燥速度分布が生じて凹型外周部分25の乾燥が凹型中心部分24よりも速く進行することによる。このように加熱条件を変えることにより、任意の凹型形状のレンズ型19bを形成できることが分かった。
As can be seen from Table 1, the higher the heating temperature, the more conspicuous the concave shape, and the greater the difference in film thickness between the film thickness of the concave outer
次に、ステージ12を移動させ、レンズ型19bが第2材料供給機構14bの真下に来るように配置させ、凹型形状であるレンズ型19bの凹型中心部分24に第2材料20aを滴下状に充填した。充填後にステージ12を移動させて紫外線照射ランプの照射領域内にレンズ形成部を配置させ、2分間紫外線照射を行なうことにより硬化させて、レンズ20bを形成した。
Next, the
このように形成したレンズ20bの形状は、レンズ型19bの凹型形状をテンプレートとして成型されたレンズ形状であることを確認した。また、レンズ20bの表面は滑らかであり、レンズ性能の低下は見られなかった。これらのことから、第1材料19aの加熱条件を制御することによりレンズ型19bの形状を任意の凹型形状に制御することが可能であり、レンズ型19bに第2材料20aを充填することで任意の形状のレンズ20bを形成できることが分かった。さらに、レンズ20bは、レンズ型19bの凹型形状の窪んだ中心部分に形成されており、高い位置精度でレンズ形成できることが分かった。
It was confirmed that the shape of the
以上のように、この発明を用いてレンズを形成することにより、レンズの設計変更に伴う基板の下地処理を行なうことなく、任意の形状のレンズを形成することができる。また、あらかじめレンズ形成材料の接触角を測定し、適した接触角を有するレンズ形成材料を選択する必要はなく、開発時間を短縮することができる。 As described above, by forming a lens using the present invention, it is possible to form a lens having an arbitrary shape without performing a base treatment of a substrate accompanying a design change of the lens. In addition, it is not necessary to measure the contact angle of the lens forming material in advance and select a lens forming material having an appropriate contact angle, and the development time can be shortened.
本実施の形態では、加熱機構16bとしてロッド型ヒータを用いたが、ホットプレートやプレート型ヒータ、赤外線照射ランプなどの別の加熱機構を用いても同様の効果があることが分かった。また、電子線照射機構16aとして高圧水銀紫外線照射ランプを用いたが、紫外線を照射できる機構であれば他のランプでもよいことを確認した。さらに、第1材料供給機構14aおよび第2材料供給機構14bはインクジェット方式としたが、ディスペンサ方式を用いても同様の効果を得られることを確認した。
In the present embodiment, a rod-type heater is used as the
[発明の実施の形態2]
この発明に係る別の実施の形態について説明すれば以下のとおりである。本実施の形態では、第1材料19aとして、実施の形態1の第2材料とは異なる組成のラジカル重合型紫外線硬化性樹脂(JSR社製のJM5010、屈折率1.41)のUVインクを用いるとともに、第2材料20aとして、実施の形態1の第2材料と同じ組成のラジカル重合型紫外線硬化性樹脂(大日本インキ社製のSD2407、屈折率1.474)のUVインクを用いた。基板11としてはガラス基板(屈折率1.46)を用いた。この基板11に第1材料19aを塗布してレンズ型19bを形成するレンズ形成方法について、次に説明する。
[Embodiment 2 of the Invention]
Another embodiment according to the present invention will be described as follows. In the present embodiment, as the
レンズ形成装置の構成およびレンズ形成方法については、実施の形態1と同じであるため詳細な説明を省略する。本実施の形態では、電子線照射機構16aとして、ステージ12に内蔵した紫外線照射ランプと、基板11の上方に設置した、該紫外線照射ランプに対向して設置された2種類の紫外線照射ランプとを用いた。
Since the configuration of the lens forming apparatus and the lens forming method are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. In the present embodiment, as the electron
図4に、本実施の形態に用いた紫外線照射ランプを内蔵したステージ12の概略平面図を示す。また、図5に図4のA−A’線に沿う断面図を示す。基板11が載置されたステージ12の裏面側には、電子線を照射するための電子線照射機構(紫外線照射ランプ)16aが配置されている。さらに、ステージ12と電子線照射機構16aの間には紫外線を拡散させるための拡散板21が配置され、ステージ12の裏面には遮光パターン22が配置されている。
FIG. 4 shows a schematic plan view of the
本実施の形態では、遮光パターン22は図4に示すようなドット形状パターンを用いた。また、拡散板21により基板11の全領域を均一に紫外線照射することができる。さらに、ステージ12に装備したギャップ調整機構17により、基板11と電子線照射機構16aとの距離を調整することができる。本実施の形態では、電子線照射機構16aにより電子線を照射し、拡散板21により、基板11の上に塗布された第1材料19aの硬化を行なうことができる。
In the present embodiment, a dot shape pattern as shown in FIG. Further, the entire region of the
次に、第1材料19aとしての紫外線硬化性樹脂のUVインクを、基板11として新たに用意したガラス基板に塗布した。このとき、レンズを形成する位置となる第1材料19aの滴下状塗布位置が遮光パターン22に重なる位置になるように、基板11を設置した。次に、ステージ12の下側に配置した紫外線照射ランプ(電子線照射機構16a)により紫外線を照射した。このとき、紫外線照射ランプとステージ12との距離である照射距離は2.5cmとし、2分間の照射を行い、レンズ型19bを形成した。遮光パターン22は、半径が5μm〜30μmのドットパターンを用いた。このように形成したレンズ型19bの基板11と接触している断面の直径は60μm程度である。
Next, UV ink of an ultraviolet curable resin as the
これらの条件により形成したレンズ型19bの形状と平坦性について表2に示す。表2の凹型中心部分24と凹型外周部分25との膜厚は、硬化前の平均膜厚を100%として算出した値である。
Table 2 shows the shape and flatness of the
表2から、遮光パターン22のドット形状の径を大きくするほど、レンズ型19bの形状は中心部分の膜厚が小さく外周部分の膜厚が大きい凹型形状となることが分かった。
From Table 2, it was found that the larger the dot-shaped diameter of the light-shielding
このときの凹型形状レンズ型19bの形成過程について、図6の(a)(b)(c)を用いて説明する。なお、図6(c)における実線で示される形状は硬化前の第1材料19aの形状であり、点線で示される形状は硬化後のレンズ型19bの形状である。図6(a)(b)から分かるように、遮光パターン22のドット形状の径が大きくなるほど、ドットパターンにより遮光される遮光領域23が大きくなる。このため、遮光領域23に含まれる第1材料19aは紫外線照射により硬化することなく流動性を保っている。しかしながら、遮光領域23に含まれない第1材料19aは紫外線照射により硬化と収縮が進行していく。
The process of forming the
その結果、遮光領域23に含まれている流動性を有する第1材料19aは外側に引っ張られて、レンズ型19bは中央が窪んだ凹型形状となる。一方、遮光領域23に含まれない領域の第1材料19aは、硬化が始まっているために粘度が上昇して流動性が低くなり、遮光領域23に含まれる第1材料19aが収縮によって外側に引き寄せられても、外側に広がることはない。そして、遮光領域23の第1材料19aは、上方(Z軸方向)へ堆積されるように流動し、遮光領域23から出ることにより電子線が照射されて硬化する。
As a result, the fluid
このようにして、電子線硬化材料を含有する第1材料19aの中心部分への照射量を外周部分への照射量よりも小さくすることにより、凹型形状のレンズ型19bを形成することができる。
In this way, the
次いで、ステージ12を第2材料供給機構14bの下に移動させ、凹型形状のレンズ型19bの中に第2材料20aを滴下状に充填し、紫外線照射ランプにより紫外線を照射することにより第2材料20aを硬化させて、レンズ20bを形成した。このようにして形成したレンズ20bは、滑らかな表面を有し、レンズ型19bの形状をテンプレートとしたレンズ形状であった。また、凹型形状のレンズ型19bの凹型中心部分24を中心として高い位置精度で形成することができた。
Next, the
このように、この発明を用いてレンズを形成することにより、レンズの設計変更に伴う基板の下地処理を行なうことなく、任意の形状のレンズを形成することができる。特に、遮光パターン22を形成したステージ12と、ステージ12に内蔵した電子線照射機構16aとにより、基板11における第1材料19aを塗布した面とは反対側の面から紫外線を照射することで、レンズ型19bの形状を容易に任意の凹型形状に形成することができる。
As described above, by forming a lens using the present invention, a lens having an arbitrary shape can be formed without performing a substrate surface treatment associated with a change in lens design. In particular, by irradiating ultraviolet rays from the surface opposite to the surface on which the
このように形成した凹型形状のレンズ型19bにおける凹型中心部分24の中心位置に第2材料20aを滴下状に充填することにより、レンズ20bを高い位置精度で形成することができることが分かった。このとき、電子線照射機構16aをステージ12に内蔵する必要はなく、第1材料19aを塗布した面とは反対側の面から電子線を照射することで同じ結果が得られた。
It was found that the
つまり、基板11をステージ12から一度取り外し、第1材料19aの塗布面とは反対側の面から電子線を照射し、再びステージ12に設置しても、同様に凹型形状のレンズ型19aを形成することができ、このように形成したレンズ型19bに、第2材料20aを塗布することにより、優れたレンズ特性を有するレンズ20bを高い位置精度で形成できることが分かった。
That is, even if the
[発明の実施の形態3]
この発明に係るさらに別の実施の形態について説明すれば以下のとおりである。なお、本実施の形態でも、実施の形態2の第1材料19aと同じラジカル重合型紫外線硬化性樹脂(JSR社製のJM5010、屈折率1.41)のUVインクを用いた。第1材料19aを塗布して形成したレンズ型19bをテンプレートとして形成するレンズ形成方法について説明する。本実施の形態でも第2材料20aは実施の形態1と同じ材料(大日本インキ社製のSD2407、屈折率1.474)を用いた。
Embodiment 3 of the Invention
The following will describe still another embodiment according to the present invention. In the present embodiment, the same radical polymerization type ultraviolet curable resin (JM5010, refractive index 1.41 made by JSR) as the
各装置の構成およびレンズ形成方法については実施の形態1と同じであるため説明を省略する。本実施の形態では、電子線照射機構16aとして紫外線照射ランプを用い、この紫外線照射ランプにドットパターンである遮光パターン22を設置した。このとき、ドットパターンは円形であり、その直径は5〜30μmとした。また、紫外線照射ランプと基板表面との距離は1.0cmとした。
Since the configuration of each device and the lens forming method are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted. In the present embodiment, an ultraviolet irradiation lamp is used as the electron
紫外線照射ランプにより照射された紫外線は、遮光性パターン22により照射量に分布ができる。図7に、本実施の形態に用いた紫外線照射ランプによる照射量分布の概略説明図を示す。
The ultraviolet rays irradiated by the ultraviolet irradiation lamp can be distributed in the irradiation amount by the
まず、本実施の形態においても基板11としてガラス基板を用いた。すなわち、基板11として新たにガラス基板(屈折率1.46)を用意し、ステージ12の上に載置した。基板11を載置したステージ12を移動させて第1材料供給機構14aにより第1材料19aを基板11に滴下状に塗布する。次に、紫外線照射ランプにより紫外線を照射するが、紫外線照射ランプに形成した遮光パターン22により、第1材料19aには、第1材料の中心部分に遮光領域23が形成される。
First, also in this embodiment, a glass substrate is used as the
この遮光領域23に含まれる領域の第1材料19aは硬化しないため流動性が失われないが、遮光領域23に含まれない第1材料19aは紫外線照射により硬化が始まり、収縮する。このため、遮光領域23に含まれる流動性を有する第1材料19aが、遮光領域23に含まれず硬化が始まっている外側へ収縮により引っ張られるため、硬化後のレンズ型19bは凹型形状となる。
The fluidity is not lost because the
このように形成したレンズ型19bの形状と平坦性について表3に示す。
Table 3 shows the shape and flatness of the
いずれの条件でも、塗布した第1材料19aの中心部分への紫外線照射量よりも外周部分への紫外線照射量を多くすることにより凹型形状のレンズ型19bを形成できることが分かった。
Under either condition, it was found that the
次いで、ステージ12を第2材料供給機構14bの下に移動させ、第2材料供給機構14bにより第2材料20aを凹型形状のレンズ型19bの凹型中心部分24に滴下状に充填した。その後、紫外線を照射することにより第2材料20aを硬化させて、レンズ20bを形成した。
Next, the
このようにして形成したレンズ20bは、滑らかな表面を有し、レンズ型19bの形状をテンプレートとしたレンズ形状であり、また、凹型形状のレンズ型19bの凹型中心部分を中心として高い位置精度で形成することができた。
The
このように、この発明を用いてレンズを形成することにより、レンズの設計変更に伴う基板の下地処理を行なうことなく、任意の形状のレンズを形成することができることが分かった。特に、遮光パターン22を形成した電子線照射機構14aにより、塗布した第1材料19aの中心部分への照射量が、外周部分への照射量より多くなるように紫外線を照射することにより、レンズ型19bの形状を容易に任意の凹型形状に形成することができる。このように形成した凹型形状のレンズ型19bの凹型中心部分24を第2材料20aの塗布位置として第2材料20aを充填することにより、レンズ20bを高い位置精度で形成することができることが分かった。
Thus, it has been found that by forming a lens using the present invention, it is possible to form a lens having an arbitrary shape without performing a substrate surface treatment associated with a lens design change. In particular, the electron
[発明の実施の形態4]
この発明に係るさらに他の実施の形態について説明すれば以下のとおりである。なお、本実施の形態で用いた第1材料19aおよび第2材料20aは、実施の形態2で用いた第1材料19a(JSR社製のJM5010、屈折率1.41)および第2材料20a(大日本インキ社製のSD2407、屈折率1.474)にそれぞれ赤色、青色、緑色の顔料を分散させて着色した材料を用いた。第1材料19aおよび第2材料20aに分散させた顔料の割合はそれぞれ体積比で10%である。また、本実施の形態における装置の構成は、実施の形態3と同じである。
[Embodiment 4 of the Invention]
The following will describe still another embodiment according to the present invention. The
本実施の形態においても、紫外線照射ランプにより照射された紫外線は、遮光性パターン22により照射量に分布ができる。このとき、紫外線照射ランプと基板11の表面との距離は1.0cmとし、遮光パターン22として直径20μmのドットパターンを用いた。また、本実施の形態では、基板11として、格子状遮光パターン28が形成されたガラス基板(屈折率1.46)を用いた。このとき用いた格子状遮光パターン28は図8(a)に示されるパターンである。
Also in the present embodiment, the ultraviolet rays irradiated by the ultraviolet irradiation lamp can be distributed in the irradiation amount by the
まず、格子状遮光パターン28を形成した基板11をステージ12の上に載置し、ステージ12を第1材料供給機構14aの下に移動させ、第1材料供給機構14aにより第1材料19aを基板11に滴下状に塗布した。このとき、第1材料19aを塗布する位置について図8(b)を用いて説明する。図8(b)は図8(a)に示した格子状遮光パターン28の拡大図である。
First, the
格子状の遮光パターン22の中心位置と塗布した第1材料19aの中心位置とが重なり、かつ、隣の格子にまで広がらないように塗布した。次に、紫外線照射ランプにより紫外線を照射して第1材料19aを硬化させ、凹型のレンズ型19bを形成した。このように形成したレンズ型19bの形状と平坦性について表4に示す。
Application was performed so that the center position of the grid-shaped light-shielding
表4から、着色した第1材料19aを塗布し、中心部分への紫外線照射量よりも外周部分への紫外線照射量を多くすることにより、凹型形状のレンズ型19bを形成できることが分かった。
From Table 4, it was found that the
次いで、ステージ12を第2材料供給機構14bの下に移動させて、第2材料供給機構14bにより第2材料20aを凹型形状のレンズ型19bの凹型中心部分24に滴下状に充填した。その後、充填した第2材料20aに再び紫外線照射ランプで紫外線を照射することにより第2材料20aを硬化させて、レンズ20bを形成した。
Next, the
このようにして形成したレンズは、滑らかな表面を有し、レンズ型19bの形状をテンプレートとしたレンズ形状であった。また、凹型形状のレンズ型19bの凹型中心部分24を第2材料20aの滴下充填位置としてレンズ20bを形成することにより、高い位置精度で形成することができた。
The lens thus formed had a smooth surface and a lens shape using the shape of the
このように、この発明を用いてレンズを形成することにより、レンズの設計変更に伴う基板の下地処理を行なうことなく、任意の形状の着色レンズを形成することができることが分かった。また凹型形状のレンズ型19bの凹型中心部分24を第2材料20aの滴下充填位置としてレンズ20bを形成することにより高い位置精度で形成できることが分かった。
Thus, it has been found that by forming a lens using the present invention, a colored lens having an arbitrary shape can be formed without subjecting the substrate to a base treatment accompanying a lens design change. Further, it was found that the
次に、図9に示すように、このようにして形成したレンズ20bの中から、赤色に着色したレンズ20bを形成した基板11をステージ12から取り外し、面光源を用いて平行光27を入射させた。このとき、面光源から照射された平行光27は、レンズ20bから基板11に向かう方向に入射した。また、比較のために、従来技術であるフォトリソグラフィ法により作成したカラーフィルタ基板と、同じく従来技術であるインクジェット方式で基板11に第2材料20aのみを塗布して紫外線を照射して形成したレンズとについても、同様に平行光27を入射させた。
Next, as shown in FIG. 9, the
図9に示すように、カラーフィルタ基板には、有色部26と格子状遮光パターン28があり、有色部26が面光源からの平行光27を透過する有効画素領域30となる。このカラーフィルタ基板に平行光27を透過させた場合、格子状遮光パターン28によって遮光されて輝度が低下することが分かった。格子状遮光パターン28の占める面積が大きくなるほど光量は低下した。このため、輝度を上げるためには出力の大きい面光源が必要となる。
As shown in FIG. 9, the color filter substrate has a colored
この距離は、この発明により形成したレンズ型19bの厚さと、格子状遮光パターン28を形成したガラス基板11の厚さとを加えた距離にほぼ同じ距離になる。また、格子状遮光パターン28の大きさは、凸レンズにおける半径の3分の1の大きさであり、その一端が凸レンズの端部と重なるように配置されている。つまり、凸レンズに入射した平行光27は、すべて有効画素領域30に集光される。
This distance is substantially the same as the distance obtained by adding the thickness of the
インクジェット方式により基板11に第2材料20aのみを滴下状に塗布して着色レンズを形成した場合には、格子状遮光パターン28に入射する平行光27がレンズにより有効画素領域30に集光されるために、有効画素領域30において輝度低下を防ぐことができた。しかしながら、有効画素領域30には、レンズを光が通過する距離が異なることにより色ムラが発生した。
When a colored lens is formed by applying only the
図10に、インクジェット方式で基板11に第2材料20aのみを塗布して形成した凸レンズにおける色ムラと、本実施の形態によって形成したレンズ20bにおける色ムラとを示す。
FIG. 10 shows color unevenness in a convex lens formed by applying only the
図10に示される三角印は、インクジェット方式により第2材料20aを塗布して形成した基板11に平行光27を透過させた場合における色ムラであり、丸印は、この発明により形成したレンズ20bに平行光27を透過させた場合の色ムラである。縦軸は、有効画素領域30の中心位置、つまりレンズの中心位置を透過した光が基板11に照射される位置の色純度を100%とした場合の各位置での色純度分布を表し、横軸は、色純度を測定した位置を表す。
The triangle mark shown in FIG. 10 is the color unevenness when the
色純度を測定した位置について図11により説明する。図11に示されるB−B’断面図の測定位置を図10の横軸とし、各位置での色純度を図10の縦軸とした。凸型レンズはレンズの中心部分がもっとも厚さがある。このため、平行光27が凸型レンズの中心を通過する距離が最も長くなり、色純度が最も濃くなった。反対に、凸型レンズの端部では、凸型レンズを通過する平行光27の距離が最も短いため、色純度は最も薄くなった。この結果、有効画素領域30の中心から同心円状にレンズの色の分布が発生し、色ムラとなった。つまり、このような凸レンズを例えば輝度上昇機能付きカラーフィルタとして用いた場合には、色ムラが発生するため、形成したパネルの表示性能は低下する。
The position where the color purity is measured will be described with reference to FIG. The measurement position in the B-B ′ sectional view shown in FIG. 11 is the horizontal axis in FIG. 10, and the color purity at each position is the vertical axis in FIG. 10. The convex lens has the thickest center part of the lens. For this reason, the distance that the parallel light 27 passes through the center of the convex lens is the longest, and the color purity is the darkest. On the other hand, at the end of the convex lens, since the distance of the
一方、本実施の形態によって着色レンズ20bを形成した場合にも、レンズ20bにより平行光27は有効画素領域30に集光されるため、格子状遮光パターン28による輝度の低下を防止できることが分かった。また、図10の丸印に示されるように、色ムラが小さくて優れたレンズ特性を有する着色レンズを形成できることが分かった。
On the other hand, even when the
レンズ20bの端部に入射した平行光27はレンズ型19bを通過する。このとき光がレンズ20b内を通過する距離の差が発生するが、レンズ20bによる集光により、レンズ20bの端部に入射した平行光27は、レンズ20bの中心部分に入射した平行光27と比較して、レンズ型19bを透過する距離が長くなる。つまり、レンズ20b内を通過する距離が短い光ほど、レンズ型19bを通過する距離が長い。
The
この発明では、レンズ型19bもレンズ20bと同じ色が同じ濃度で着色されているため、着色されたレンズ型19bが、レンズ20b内を通過する光の距離の差を補正して、有効画素領域30の色ムラを低減できることが分かった。また、青色や緑色の顔料を分散させた第1材料19aおよび第2材料20aを用いた場合にも同様の結果であった。
In the present invention, since the
このように、この発明により形成した着色レンズを用いてパネルを形成した場合には、入射した光を集光して輝度上昇の効果を有することが分かった。さらに、着色レンズに光を通過させる場合に発生する光の通過距離の差を、同じ色に着色したレンズ型19bを通過する距離の差により補正することにより、色ムラを低減できることが分かった。このようなレンズを輝度向上機能付きカラーフィルタとして用いた場合には、パネルの表示性能は上昇する。
Thus, it has been found that when a panel is formed using the colored lens formed according to the present invention, the incident light is condensed and the luminance is increased. Furthermore, it has been found that color unevenness can be reduced by correcting the difference in the light passing distance generated when light passes through the colored lens by the difference in the distance passing through the
また、本実施の形態では、ラジカル重合型紫外線硬化樹脂のUVインクを用いたが、電子線硬化性材料または熱硬化性材料を含有していれば、他の材料を用いてもよい。紫外線硬化樹脂であればラジカル重合型材料でもカチオン重合性材料でもそれらの混合でもよい。このような硬化性材料には、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマー、重合開始剤などが含まれる。また、電子線硬化性材料や熱硬化性材料のほかに溶媒や顔料、染料などの他の成分が含まれていてもよい。 In this embodiment, the radical polymerization type UV curable resin UV ink is used. However, other materials may be used as long as they contain an electron beam curable material or a thermosetting material. As long as it is an ultraviolet curable resin, a radical polymerizable material, a cationic polymerizable material, or a mixture thereof may be used. Such curable materials include curable monomers or curable oligomers, polymerization initiators, and the like. In addition to the electron beam curable material and the thermosetting material, other components such as a solvent, a pigment, and a dye may be included.
本実施の形態では、遮光パターン22としてドットパターンを使用したが、硬化に要する波長の光を遮光する機能を有すれば、どのような材料でも形状でもよい。また、ステージ12や電子線照射機構14aに直接遮光パターン22を形成せずに、それぞれ別に配置してもよい。レンズ20bを形成する基板11に直接形成してもよい。また、拡散板21はなくてもよい。さらに、遮光パターン22は、完全に照射光を遮光する必要はなく、照射量に分布を形成するものであればよい。
In the present embodiment, a dot pattern is used as the
本実施の形態ではレンズ20bを形成する基板11としてガラス基板を用いたが、どのような基板でもよい。プラスチック基板やフィルム基板でもよい。また、基板11の表面に凹凸があったり、パターンが形成されていたりしていてもよい。また、塗布側とは反対側の面から電子線を照射する場合には、照射する電子線を完全に遮光しない基板を用いればよい。
In the present embodiment, a glass substrate is used as the
また、本実施の形態では、インクジェット方式を用いたが、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット(登録商標)タイプや、圧電素子を用いたピエゾジェットタイプでもよい。第1材料供給機構14aと第2材料供給機構14bとは同じ機構である必要はない。
In this embodiment, the ink jet method is used. However, a bubble jet (registered trademark) type using an electrothermal transducer as an energy generating element or a piezo jet type using a piezoelectric element may be used. The first
レンズ型19bの屈折率n1とレンズ20bの屈折率n2とは、n1<n2の関係を満たしていればよい。つまり、屈折率の高いレンズ20bから屈折率の低いレンズ型19aに光が入射することにより、界面の法線から離れるように屈折して集光することができる。
It is sufficient that the refractive index n1 of the
本実施の形態では、第1材料19aおよび第2材料20aは無色または赤色、緑色、青色としたが、何色でもよい。顔料に限らず、染料を用いてもよい。また、第1材料19aと第2材料20aとに分散させた顔料濃度を同濃度としたが、これは同濃度でなくてもよい。レンズ20bの屈折率や格子状遮光パターン28の大きさ、格子状遮光パターン28を形成したガラス基板厚さなどにより、レンズ型19bの形状に合わせて変化させることができる。
In the present embodiment, the
さらに、この発明は、上述した各実施形態に限らず、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
以上説明したように、この発明のレンズ形成方法によれば、基板11に第1材料19aを塗布して凹型形状のレンズ型19bを形成し、そのレンズ型19bに第2材料20aを充填することにより、任意の形状のレンズ20bを形成することができる。さらに、レンズ型19bの凹型中心部分24の窪んだ部分を中心に高い位置精度でレンズ20bを形成することができる。
As described above, according to the lens forming method of the present invention, the
この発明によれば、従来技術に見られる、吸収層をあらかじめ形成する場合にレンズ表面の滑らかさが失われることによるレンズ特性の低下はなく、優れたレンズ特性を有するレンズを形成することができる。また、この発明によるレンズ形成方法では、優れた特性を有するレンズを任意の場所に高い位置精度で形成することができる。 According to the present invention, a lens having excellent lens characteristics can be formed without causing deterioration of lens characteristics due to loss of smoothness of the lens surface when an absorption layer is formed in advance as seen in the prior art. . Also, with the lens forming method according to the present invention, a lens having excellent characteristics can be formed at an arbitrary location with high positional accuracy.
また、着色レンズを形成する場合には、レンズ型19bをレンズ20bと同じ色に着色することにより、入射した光がレンズ20b内を通過する距離の差を補正して色ムラを低減することができる。
In the case of forming a colored lens, the
また、この発明のレンズ形成方法によれば、レンズ形状を変更する場合にあらかじめ基板に下地処理を施す必要がないので、タクトタイムの短縮やコストの削減をすることができる。また、任意のレンズ形状となるようにあらかじめレンズ形成材料と基板の接触角を測定してレンズ形状を変更することでレンズ形成材料を変更する必要がないので、開発期間の短縮化が可能である。 In addition, according to the lens forming method of the present invention, it is not necessary to perform a base treatment on the substrate in advance when changing the lens shape, so that the tact time can be shortened and the cost can be reduced. In addition, it is not necessary to change the lens forming material by measuring the contact angle between the lens forming material and the substrate in advance so as to obtain an arbitrary lens shape, so that the development period can be shortened. .
11 基板
12 ステージ
13a XY方向駆動部
13b θ回転駆動部
14a 第1材料供給機構
14b 第2材料供給機構
15 Z軸方向駆動部
16a 電子線照射機構
16b 加熱機構
17 ギャップ調整機構
18 装置コントロールユニット
19a 第1材料
19b レンズ型
20a 第2材料
20b レンズ
21 拡散板
22 遮光パターン
23 遮光領域
24 凹型中心部分
25 凹型外周部分
26 有色部
27 平行光
28 格子状遮光パターン
29 焦点位置
30 有効画素領域
DESCRIPTION OF
Claims (15)
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---|---|---|---|---|
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